付雨欣，朱帥，鄧平科

（1.全圖通位置網(wǎng)絡(luò)有限公司，北京 100176；2.杭州卓軟科技有限公司，浙江 杭州 310051；3.中國移動通信有限公司研究院，北京 100053）

0 引言

地鐵北斗定位系統(tǒng)作為智慧地鐵的基礎(chǔ)設(shè)施，為智慧地鐵提供高精度的時間和空間信息。首都機場線地鐵北斗定位系統(tǒng)對首都機場線全部站點的“人、物、料”進行智能化管理。通過建設(shè)連續(xù)運行的參考基準站，并在線路車站、區(qū)間和車輛段沿線部署定位基站，可以對用戶提供實時、快速的高精度定位服務(wù)，提供人員、設(shè)備和物資的準確位置信息。但是，在機場線部署的定位基站及標簽達百余個，僅靠人工進行設(shè)備實時監(jiān)測、維修任務(wù)分配，復(fù)雜程度和時間成本較高，嚴重影響定位設(shè)備使用。因此，高效、便捷地進行設(shè)備管理十分必要。

設(shè)計智慧地鐵定位設(shè)備管理系統(tǒng)，應(yīng)用該系統(tǒng)做好地鐵設(shè)備管理規(guī)劃；對處于報警狀態(tài)的設(shè)備，通過系統(tǒng)自動發(fā)送給當(dāng)日巡檢人員，巡檢人員有計劃、有目的地完成巡檢要求，由管理者通過巡檢人員跟蹤記錄的信息，下派任務(wù)給維修人員，并指定設(shè)備的優(yōu)先級和截止時間等要求；維修人員在截止時間前完成任務(wù)，花費工時、延期時間等數(shù)據(jù)均被系統(tǒng)記錄；系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的報警狀態(tài)、維修信息，對設(shè)備進行智能整理，生成維修人員解決方案記錄以供參考，歷史數(shù)據(jù)的保存也極大地方便了工作中的一些需求。智慧地鐵定位設(shè)備管理系統(tǒng)使用B/S架構(gòu)，降低了系統(tǒng)門檻，方便簡易，加上系統(tǒng)合理、簡潔的流程規(guī)劃，盡可能降低時間損耗，做到性能良好且交互友好，以優(yōu)化事務(wù)處理效率、方便管理。

為了使鐵路科技創(chuàng)新基礎(chǔ)不斷夯實、科技管理體制機制進一步健全［1］，對定位設(shè)備管理的系統(tǒng)和模式進行深入研究，分析可行性、挖掘應(yīng)用需求，進而確定系統(tǒng)功能模塊和角色定位。設(shè)計規(guī)劃整體結(jié)構(gòu)，建立合理的處理流程與交互邏輯，站在客戶角度思考，立足于現(xiàn)實需求，力圖打造一個可靈活應(yīng)用于各種場景，用戶體驗友好、舒適的管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

對于定位設(shè)備管理系統(tǒng)，首先應(yīng)滿足管理部門對設(shè)備的信息化管理需求，需要積極遵循系統(tǒng)應(yīng)用過程中的實用性、可擴展性和安全可靠性原則等；其次，系統(tǒng)應(yīng)具備日程規(guī)劃、員工管理模塊，便于管理者進行設(shè)備任務(wù)分配；最后，系統(tǒng)應(yīng)具備管理整個部門的權(quán)限。

智慧地鐵定位設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計包括用戶設(shè)置、定位設(shè)備管理、統(tǒng)計查詢、員工管理、系統(tǒng)管理等功能（見圖1）。為滿足多場景需求，系統(tǒng)設(shè)置了員工、管理者、系統(tǒng)管理員3類用戶：

圖1 系統(tǒng)組成

（1）用戶設(shè)置功能。面向管理者，主要實現(xiàn)賬號注冊，具備賬號信息的編輯與密碼修改功能。

（2）定位設(shè)備管理功能。面向管理者，主要包括新建設(shè)備、設(shè)備詳情、編輯設(shè)備、狀態(tài)設(shè)置、刪除設(shè)備6個部分。其中，設(shè)備詳情重點展示當(dāng)日巡檢、維修等工作的規(guī)劃信息，方便工作人員根據(jù)規(guī)劃開始一天的工作；狀態(tài)設(shè)置功能提供工作的開始、暫停、完成和取消操作。

（3）統(tǒng)計查詢功能。面向管理者、員工，主要包括歷史日志、設(shè)備巡檢日常統(tǒng)計、圖表展示功能；包括對天、周、月、年的數(shù)量、均值、百分比統(tǒng)計計算；并對主要數(shù)據(jù)進行圖表展示。

（4）員工管理功能。面向管理者，主要包括信息展示、所屬設(shè)備查看、提出員工3項功能，以查看員工的基礎(chǔ)信息、當(dāng)前分配、重要數(shù)據(jù)，為管理者的決策掌控提供支持。

（5）系統(tǒng)管理功能。該功能為最高權(quán)限頁面，主要面向系統(tǒng)管理員，實現(xiàn)查看所有賬號信息，可刪除管理者或員工賬號，并具備設(shè)置賬號的權(quán)限，為員工設(shè)置領(lǐng)導(dǎo)。

1.2 系統(tǒng)模式

系統(tǒng)利用前后端分離的開發(fā)方法，采用受眾廣泛的Java語言，能夠支持多平臺的交叉應(yīng)用［2］，利用MyBatis實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)庫訪問需求；利用MySQL數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的存儲和讀寫操作。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，借助超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）和客戶端，實現(xiàn)對Web 服務(wù)器的訪問，同時對后臺數(shù)據(jù)庫技術(shù)和體系架構(gòu)進行連接［3］。利用前后端分離的開發(fā)方法，前端使用node.js 開發(fā)，實現(xiàn)對Google V8引擎的封裝，運行速度更快、性能更好，并采用非阻塞模式的IO處理，在低資源耗用情況下，帶來高性能與出眾負載能力；后端利用SpringBoot+ MyBatis 框架，加上Maven項目管理工具，優(yōu)化后端的開發(fā)難度，輕松與前端對接，完成對Web服務(wù)器的訪問工作，實現(xiàn)頁面展示。頁面通過ajax 調(diào)用后端api 接口，從而將頁面與數(shù)據(jù)訪問工作解耦，將編程工作的開發(fā)協(xié)作優(yōu)化到極致。其中，B/S 架構(gòu)不僅簡化了開發(fā)與維護的工作量，還具有應(yīng)用方便、便于維護、安全性更高的優(yōu)點。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

智慧地鐵定位設(shè)備管理系統(tǒng)主要通過設(shè)備管理時進行任務(wù)分配的計劃與安排，以提高設(shè)備的處理效率。在此基礎(chǔ)上，提供歷史保存、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、員工與管理者的協(xié)調(diào)辦公等功能，并盡可能地優(yōu)化使用體驗。系統(tǒng)總體架構(gòu)包括今日日程、歷史日志、新建設(shè)備、統(tǒng)計圖表、賬號管理、員工管理、個人設(shè)置等7個模塊（見圖2）。企業(yè)可通過計算機接入系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備的實時監(jiān)測和任務(wù)分配。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

在系統(tǒng)設(shè)計過程中，考慮到用戶無賬號的情況，設(shè)計注冊按鈕，采集注冊人的姓名、密碼、電話、郵箱、職位，方便設(shè)備有復(fù)雜問題出現(xiàn)時，管理員根據(jù)信息進行應(yīng)急聯(lián)系。另外，數(shù)據(jù)庫設(shè)計能滿足地鐵不同階段需求，用戶進入系統(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)姓名和密碼自動判斷用戶身份，并給予相應(yīng)權(quán)限［4］。

2.1 模塊設(shè)計

2.1.1 今日日程

今日日程模塊可查看當(dāng)日所有設(shè)備任務(wù)，從而向用戶清晰展示巡檢任務(wù)及需維修設(shè)備。該模塊主要包括任務(wù)類型、任務(wù)狀態(tài)、已消耗時間、耗時占比、開始與結(jié)束時間、截止時間等，頁面展示的設(shè)備任務(wù)是基于算法實現(xiàn)的。對于多個任務(wù)，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)的截止時間、優(yōu)先級，實現(xiàn)排序算法。該模塊可查看設(shè)備巡檢、維修在過去、現(xiàn)在、未來的所有任務(wù)；可利用相對應(yīng)的篩選條件，選擇、展示地鐵的任務(wù)完成情況；可借助篩選技術(shù)匯總和統(tǒng)計所需的任務(wù)信息，完成所有設(shè)備數(shù)據(jù)匯總。另外，考慮到頁面數(shù)據(jù)量較大，當(dāng)需要展示的設(shè)備任務(wù)過多時，頁面會自動分頁，可隨時輸入關(guān)鍵詞或設(shè)備編號進行搜索。

2.1.2 歷史日志

歷史日志模塊主要包括日志刪除、設(shè)備詳情2項主功能，可實現(xiàn)對訪問日志的統(tǒng)計。默認以開始時間排序，展示當(dāng)天完成任務(wù)，并為使用者提供日志訪問查詢功能。該模塊實現(xiàn)了設(shè)備詳情、任務(wù)流程查看；通過傳遞參數(shù)方式，實現(xiàn)在新建任務(wù)上對設(shè)備數(shù)據(jù)及人員任務(wù)狀態(tài)進行展示，并可展示設(shè)備任務(wù)從創(chuàng)建到刪除的所有歷史操作；可展示所分配設(shè)備管理任務(wù)的管理人員，實現(xiàn)雙向管理。歷史日志模塊狀態(tài)流程見圖3。

圖3 歷史日志模塊狀態(tài)流程

2.1.3 新建設(shè)備

新建設(shè)備模塊是設(shè)備管理中最重要的模塊，使管理者隨時掌控設(shè)備，進行基礎(chǔ)設(shè)置和員工指派。該模塊包括基本信息、設(shè)備位置、作業(yè)人員、優(yōu)先級、設(shè)備已用時、設(shè)備狀態(tài)、備注等功能，可有效檢測設(shè)備使用情況。其中，基本信息功能可隨時查閱員工巡檢以及維修的設(shè)備；設(shè)備位置功能將根據(jù)定位設(shè)備感知的數(shù)據(jù)匯聚至系統(tǒng)，獲得當(dāng)前設(shè)備位置；作業(yè)人員功能可實現(xiàn)為設(shè)備制定固定作業(yè)人員功能，而作業(yè)人員在系統(tǒng)中收到任務(wù)，所有員工的設(shè)備管理任務(wù)均由直屬領(lǐng)導(dǎo)派發(fā)，避免了任務(wù)分配不均的情況；設(shè)備狀態(tài)功能主要根據(jù)設(shè)備向數(shù)據(jù)平臺發(fā)送的心跳包進行變動，通過部署在地鐵服務(wù)器的系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的自動更改；備注功能主要防止設(shè)備損壞嚴重，出現(xiàn)無法維修情況，進行備注說明可避免遺忘。新建設(shè)備模塊狀態(tài)流程見圖4。

圖4 新建設(shè)備模塊狀態(tài)流程

2.1.4 統(tǒng)計圖表

統(tǒng)計圖表模塊由統(tǒng)計、圖表2種功能構(gòu)成。統(tǒng)計功能包括數(shù)量、均值、百分比3種子功能。圖表功能包括歷史設(shè)備信息、任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)時間3種子功能。統(tǒng)計功能主要統(tǒng)計今日與歷史巡檢、維修定位設(shè)備總數(shù)、個人數(shù)據(jù)、各項屬性之間對比結(jié)果等。其中，已暫停、已取消的設(shè)備數(shù)統(tǒng)計，可反映設(shè)備的不可修復(fù)性，需要管理員及時記錄。統(tǒng)計頁面可自由選擇時間段，通過調(diào)整時間選擇器，實現(xiàn)天、周、月、年的自由切換。圖表功能的歷史設(shè)備信息可展示計劃巡檢、維修數(shù)和對應(yīng)的實際完成數(shù)，刷新頁面是實現(xiàn)計劃任務(wù)重新計算和規(guī)劃功能，可直觀展示每日的工作效率。任務(wù)狀態(tài)功能包括進行中、未開始、已取消、已完成、已暫停5種，可用餅圖展示各狀態(tài)占比，觀察是否有異常比例，便于管理員分析處理。統(tǒng)計圖表模塊狀態(tài)流程見圖5。

圖5 統(tǒng)計圖表模塊狀態(tài)流程

2.1.5 賬號管理

賬號管理模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)管理員對賬號信息、賬號權(quán)限、設(shè)置主負責(zé)人3項功能，并具備對管理員信息管理、賬號數(shù)據(jù)量匯集等功能。賬號管理模塊狀態(tài)流程見圖6。

圖6 賬號管理模塊狀態(tài)流程

2.1.6 員工管理

員工管理模塊可對作業(yè)人員進行管理，該模塊除了包含作業(yè)人員的基本信息，還提供人員的平均工時、工作效率、延期占比等數(shù)據(jù)，使管理人員進一步觀察員工對設(shè)備管理的工作態(tài)度。員工管理模塊狀態(tài)流程見圖7。

圖7 員工管理模塊狀態(tài)流程

2.1.7 個人設(shè)置

個人設(shè)置模塊可修改個人信息或更新密碼，也可清除不是必選項的信息。其中，密碼修改功能為保障安全，需要重新輸入原密碼，并輸入新密碼。管理者和員工具有該模塊的所有權(quán)限。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計對設(shè)備管理系統(tǒng)的執(zhí)行效率和使用性有直接影響。MySQL 數(shù)據(jù)庫是一種關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，通過簡單明了的結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）進行相應(yīng)的規(guī)劃和編輯。由于其進程的輕量化，所以在內(nèi)存占用較少的情況下，MySQL 數(shù)據(jù)庫運行相對方便快捷，具有相對突出的易用性、可移植性、安全性、開放性和穩(wěn)定性［5］。數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要由概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計組成。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)將實體模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，因為設(shè)備與操作歷史是一對多的關(guān)系模式，在操作歷史實體表中添加設(shè)備編號字段，通過設(shè)備表中的設(shè)備編號實現(xiàn)兩表關(guān)聯(lián)；而設(shè)備與員工是多對多的關(guān)系模式，需要通過建立中間表實現(xiàn)儲存兩表間的關(guān)系模式。

2.2.1 需求分析

登錄系統(tǒng)需要創(chuàng)建用戶，用戶信息包括賬號、姓名、權(quán)限、注冊時間等。用戶創(chuàng)建設(shè)備，設(shè)備信息包括設(shè)備名稱、預(yù)計用時、已用時、設(shè)備位置、優(yōu)先級、當(dāng)前狀態(tài)等。在設(shè)備詳情中需要設(shè)備的操作歷史，主要包括所作操作、開始時間、結(jié)束時間。當(dāng)用戶角色為員工時，需要有對應(yīng)管理者，系統(tǒng)管理員需要知道用戶的最后登錄時間。

2.2.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

一般來說，通過實體-關(guān)系圖（Entity-Relation圖，E-R 圖）模型將現(xiàn)實事物抽象為概念模型。ER 圖由實體、屬性、關(guān)系3 個基本要素組成。其中，實體指具有相同特征和性質(zhì)的對象的抽象，屬性指實體具有的某一特性，關(guān)系指實體內(nèi)部或?qū)嶓w之間的聯(lián)系，一般包括一對一、一對多、多對多3 種關(guān)系。以E-R 圖模型為描述設(shè)備管理系統(tǒng)的主要概念模型［5］，通過對系統(tǒng)的需求分析，得出數(shù)據(jù)庫全局E-R 圖（見圖8）。

圖8 數(shù)據(jù)庫全局E-R圖

2.2.3 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計需要將實體模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，設(shè)備與操作歷史是一對多的關(guān)系模式，在操作歷史實體表中添加設(shè)備編號字段，通過設(shè)備表中的設(shè)備編號將兩表關(guān)聯(lián)：

（1）設(shè)備（設(shè)備編號、設(shè)備名稱、優(yōu)先級、狀態(tài)、已用時、開始時間、截止時間、備注）；

（2）操作歷史（設(shè)備編號、歷史操作、開始時間、結(jié)束時間）。

設(shè)備與員工是多對多的關(guān)系模式，建立中間表以儲存兩表間的關(guān)系模式：

（1）設(shè)備（設(shè)備編號、設(shè)備名稱、優(yōu)先級、狀態(tài)、已用時、開始時間、截止時間、備注）；

（2）員工（員工編號、賬號、姓名、權(quán)限、注冊時間、最后登錄時間、管理者）；

（3）項目（項目編號、設(shè)備編號、員工編號）。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)代社會化的高速發(fā)展中，地鐵是人們生活的常用交通工具。隨著地鐵的重要性逐步提高，地鐵在調(diào)度、操作、施工管理、安全防患上的要求也隨之提高［6-8］。研究設(shè)計的智慧地鐵定位設(shè)備管理系統(tǒng)，可大幅提升地鐵運營管理質(zhì)量，從根本上增強地鐵實時調(diào)度能力，避免安全隱患［9-10］。在調(diào)度方面，充分利用信息化技術(shù)，針對整個地鐵的設(shè)備情況選擇最合適的調(diào)度方案，全面提升信息化操作的應(yīng)用范圍，盡可能實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計與分析。對此，需積極打造定位設(shè)備管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各類資源的有效整合與利用，全面提高智慧地鐵管理成效。